MIMO无线通信系统中信道与干扰协方差阵估计方法研究
本文关键词:MIMO无线通信系统中信道与干扰协方差阵估计方法研究,由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】:作为LTE关键技术之一,MIMO技术能有效地提高频谱效率,增加系统容量,具有广泛的应用前景。在无线MIMO系统中,信道状态信息对于相干解调、空时检测与自适应传输等至关重要,信道估计的准确与否与系统性能密切相关。为了提高频谱效率,现代移动通信系统的频率复用率越来越高,小区间同信道干扰越来越强,严重制约系统系统性能。因此,论文将主要研究MIMO系统中信道和干扰协方差阵的估计方法,所完成工作包括以下三个方面:针对配备有二维天线阵列的MIMO-OFDM系统,提出一种基于压缩感知理论的信道估计方法。该方法联合估计三维空时信道的路径延时、方位角和仰角等参数。为了降低算法复杂度,提出一种分步估计方案:首先,利用信道在时延域的稀疏性,结合压缩感知理论,估计出所有路径的延时;然后,对于每条路径,利用其在角度域的稀疏性,估计出该路径的方位角和仰角;最后,将所估计出的信道参数代入空时信道模型,获得MIMO信道矩阵。所提方案较之于最小二乘(LS)估计,能显著地提高信道估计精度,同时减少导频开销。针对存在同信道干扰的MIMO-OFDM系统,提出一种最大后验概率的信道与干扰协方差阵估计方法。该方法联合估计信道与干扰协方差阵,提高了信道与干扰协方差阵的估计精度,在采用干扰抑制合并接收后,能显著地降低系统误码率。进一步,利用协方差阵的相关性和矩阵的秩,提出干扰协方差阵的两种处理方法,不仅保证了干扰协方差阵的半正定性,而且提高了估计精度。同时,采用最小描述长度算法完成了干扰用户数目和干扰信道多径数目的估计。针对存在同信道干扰的MIMO系统,分析了信道与干扰协方差阵的估计误差对系统可达速率的性能影响。利用随机矩阵理论,论文首先推导了系统可达速率的解析表达式,包括以下四种情况:a)理想信道、理想瞬时干扰协方差阵:b)估计信道、理想瞬时干扰协方差阵:c)估计信道、估计瞬时干扰协方差阵:d)估计信道、理想长时干扰协方差阵。通过与蒙特卡洛仿真结果对比,验证了所推导结果的正确性。最后,分析了信道和干扰协方差阵的估计误差对系统可达速率性能的影响。
【关键词】:MIMO OFDM 信道估计 协方差阵估计 压缩感知
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN919.3
【目录】:
- 摘要4-5
- Abstract5-11
- 本论文专用术语的注释表11-13
- 第一章 绪论13-19
- 1.1 研究背景13-14
- 1.2 研究内容14-15
- 1.3 内容安排15-16
- 1.4 数学符号约定16-19
- 第二章 MIMO-OFDM无线通信系统概述19-27
- 2.1 引言19
- 2.2 无线通信信道19-21
- 2.2.1 路径损耗19-20
- 2.2.2 阴影衰落20
- 2.2.3 小尺度衰落20-21
- 2.2.4 多径信道数学模型21
- 2.3 MIMO与OFDM系统21-24
- 2.3.1 MIMO系统21-22
- 2.3.2 OFDM系统22-24
- 2.4 信道估计24-25
- 2.4.1 LS估计24
- 2.4.2 LMMSE估计24-25
- 2.5 本章小结25-27
- 第三章 基于压缩感知的MIMO-OFDM系统信道估计27-43
- 3.1 引言27-28
- 3.2 压缩感知理论28-30
- 3.2.1 信号稀疏表示28-29
- 3.2.2 观测矩阵设计29
- 3.2.3 信号重构算法29-30
- 3.3 系统模型30-33
- 3.4 稀疏信道估计33-38
- 3.4.1 路径延时估计34-35
- 3.4.2 到达角估计35-36
- 3.4.3 修正的信道矩阵估计36-38
- 3.5 仿真结果38-42
- 3.6 本章小结42-43
- 第四章 MIMO-OFDM系统信道与干扰协方差阵估计43-61
- 4.1 引言43-44
- 4.2 系统模型44-46
- 4.3 最大后验概率的信道与协方差阵估计46-51
- 4.3.1 方案一47-50
- 4.3.2 方案二50-51
- 4.4 参量估计51-53
- 4.4.1 干扰多径数目的估计52
- 4.4.2 干扰用户数目的估计52-53
- 4.5 仿真结果53-59
- 4.6 本章小结59-61
- 第五章 信道与协方差阵估计误差下MIMO系统性能分析61-81
- 5.1 引言61
- 5.2 系统模型61-63
- 5.3 可达速率分析63-75
- 5.3.1 理想信道、理想瞬时干扰协方差阵63-66
- 5.3.2 估计信道、理想瞬时干扰协方差阵66-69
- 5.3.3 估计信道、估计瞬时干扰协方差阵69-72
- 5.3.4 估计信道、理想长时干扰协方差阵72-75
- 5.4 仿真结果75-79
- 5.5 本章小结79-81
- 第六章 全文总结81-83
- 参考文献83-89
- 攻读硕士学位期间投递和发表的论文和专利89-91
- 致谢91
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本文关键词:MIMO无线通信系统中信道与干扰协方差阵估计方法研究,由笔耕文化传播整理发布。
,本文编号:363822
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